Directeur de thèse :
Jean Henry FERASSE (encadrement AMU / M2P2 UMR 7340)
Contact: jean-henry.ferrasse@univ-amu.fr
Co-directeur de thèse :
Saied DARDOUR (encadrement CEA
/ DEN/DER/SESI/LEMS
)
PROBLEMATIQUE
Cette thèse a pour objectif d’optimiser le comportement
thermohydraulique d’un RNR-Na avec Système de Conversion d’Energie (SCE)
au gaz en conditions normales, incidentelles et accidentelles.
Le sujet de thèse proposé s’inscrit dans le cadre général des études sur
le réacteur ASTRID avec SCE-Gaz dans sa configuration fin 2016. Le
tracé et les composants des différents circuits, associés à cette
configuration, constitueront les données d’entrée de la thèse et
alimenteront l’ensemble des contraintes à prendre en compte dans le
processus d’optimisation.
Ce processus est multi-objectifs et multicritères : plusieurs
estimateurs clés (de performance et de sûreté), évoluant de manière
différente selon le transitoire étudié, devront être maximisés (ou
minimisés) simultanément.
Le fonctionnement d’ensemble du réacteur couvre :
-
- Le fonctionnement normal du réacteur : états stationnaires en
puissance, états d’arrêts, régulation d’ensemble et variations de
charge.
-
- Les situations hors fonctionnement normal.
Les situations à étudier seront définies de façon à envelopper les
transitoires de fonctionnement (normal, incidentel et accidentel) du
réacteur. Chaque situation est caractérisée par :
-
- Des conditions initiales (états standards possibles du réacteur
allant du fonctionnement à pleine puissance à l’arrêt à froid).
-
- Un évènement initiateur (séquence programmée / incident / accident).
-
- Une description des systèmes pris en considération (régulations / protections).
-
- Les conséquences qui en résultent (évolution des principales grandeurs thermohydrauliques).
ORGANISATION DES TRAVAUX DE RECHERCHE
Les travaux pourraient se dérouler en trois étapes.
Dans une première phase, outre l’étude bibliographique, il s’agira de
réaliser une modélisation simplifiée (de type COPERNIC) du réacteur et
de son SCE, afin de produire un certain nombre d’images descriptives des
états standards possibles du réacteur, et de simuler, à partir de ces
conditions initiales, le déroulement d’une sélection de transitoires
définis au préalable.
Ce premier modèle permettra d’explorer un grand nombre de situations,
correspondantes à différents états initiaux, des séquences normales,
incidentelles et accidentelles très diverses, et une grande variété de
systèmes de protection et de régulation. Ces résultats serviront à la
définition des transitoires à étudier par la suite.
Les situations sélectionnées à l’issue de cette première phase seront
étudiées plus en détail, dans un deuxième temps, moyennant un code best
estimate comme CATHARE 3.
Un modèle thermohydraulique système sera alors mis en place, en partant
des jeux de données existants (COPERNIC et CATHARE 2), puis appliqué à
l’étude des situations de fonctionnement. Une vérification préliminaire
de ce modèle sera réalisée en comparant les résultats des calculs best
estimate à ceux issus de l’application des modèles simplifiés.
Dans la dernière étape, une optimisation multi-objectifs sera réalisée
sur la base du modèle CATHARE 3 ainsi obtenu, afin de constituer un
front de Pareto regroupant les configurations optimales vis-à-vis des
estimateurs clés de performance et de sûreté.
Cette optimisation pourrait être réalisée à l’aide des algorithmes
génétiques déjà implémentés dans la plateforme URANIE. Si cette voie est
retenue, des métamodèles seront à développer, pour répondre rapidement
(quelques millisecondes) aux requêtes de l’algorithme génétique (ce que
ne permet pas un code best estimate, les temps de calculs étant de
l’ordre de l’heure). La construction de ces modèles de substitution
passera par un échantillonnage adéquat du domaine d’étude et la
réalisation d’expériences numériques.
